Варіатор – безступінчата трансмісія з зовнішнім управлінням, яка дозволяє автоматично змінювати передаточне число, вибираючи оптимальне згідно навантаженні і оборотами двигуна, тим самим ефективно використовуючи потужність. Набули поширення два види варіаторів: клинопасової та тороідний.
Пристрій і принцип роботи варіатора
Клиноремінний варіатор складається з декількох (однієї чи двох) пасових передач, де шківи утворені конічними дисками, за рахунок зрушування і раздвигания яких змінюються діаметр шківів і, відповідно, передаточне число. Різні фірми розробили свою конструкцію шківом кліноременного варіатора, в трансмісії Multitronic замість ременя застосовують ланцюг, а Honda ставить набраний з металевих пластин ремінь, але принцип не змінюється.
Чому клиновидний ремінь? Ремінь на розрізі має трапецієподібну форму і “вклинюється” у шків своїми бічними поверхнями. При зносі цих поверхонь, завдяки своїй формі, він глибше врізається в шків і все одно залишається в хорошій зчепленні з ним.
Для рушання автомобіля з місця використовується звичайне зчеплення або невеликий гідротрансформатор, який після початку руху блокується. Управління дисками шківів здійснює електронна система з сервоприводів, блоку управління і датчиків.
Як змінюється передаточне число? Пристрій ведучого шківа таке, що його щоки при дії відцентрових сил плавно стискаються і виштовхують клиновидний ремінь все далі від центру шківа. Ведений шків при цьому, навпаки, розкривається, і ремінь на ньому плавно потопає все ближче до центру шківа. Чим більше обертів двигуна – тим більше стискається ведучий шків і розтискається ведений, тим самим змінюючи передаточне число від коленвала до заднього колеса. Цей процес добре видно на малюнках:
Малі обороти двигуна
Середні оберти двигуна
Максимальні обороти двигуна
Положення клиновидного ременя в розрізі на ведучому шківі (ліворуч) і веденому (праворуч) при різних режимах роботи двигуна.
Інакше влаштований тороідний варіатор – він складається з співвісних дисків і роликів, що передають момент від одного диска до іншого. Для зміни передавального числа змінюються положення роликів та їх радіуси, за яким ролики обкатують диски. І оскільки всі зусилля зосереджено в плямі контакту, то для повороту роликів повинні використовуватися особливі пристрої, здатні долати силу притиснення ролика до диска.
Недоліки і переваги варіатора
Слабкими місцями автомобільних варіаторів є: для шківом кліноременного – ремені, для тороідного – пляма контакту диска і ролика, де сила тиску досягає 10 тонн. Тому застосовуються спеціальні високотехнологічні матеріали, що робить надійність варіаторів високою, близькою до надійності коробка “автомат”.
Із-за навантажень на ремінь або пляма контакту варіатори не можуть працювати з двигунами великої потужності і на автомобілях для перевезення вантажів. Якщо для вантажівок варіатори непридатні, то для легкових машин прийнятні, і тут у безступінчатих трансмісій майбутнє, тим більше, технології не стоять на місці.
Якщо порівняти динамічні характеристики автомобілів, що оснащуються варіатором, може виникнути здивування – чому на одному і тому ж автомобілі розгін з варіатором відбувається повільніше, ніж з механічною коробкою? Вся справа у звичці – багато незадоволені, що машина з варіатором “весь час ниє на одній ноті”. Більшість звикли до наростаючого шуму мотора і фірми йдуть назустріч клієнтам, спеціально налаштовуючи електронний блок управління трансмісією. Насправді, при нормальній настройці блоку розгін відбувається швидше.
Варіатори є просунутим типом трансмісії порівняно з автоматичними коробками. Це проявляється в кращій динаміці, меншій витраті палива, більш плавну їзду. У той же час, варіатори простіше по конструкції.
Експлуатація варіатора
Особливих рекомендацій щодо експлуатації немає. Варіатори спокійно переносять їзду по бездоріжжю, як і класичний автомат. Якщо його цілеспрямовано не гробити, то прослужить довго. Розберемо експлуатацію на прикладі автомобіля Nissan Qashqai з варіатором Jatco.
На довголіття варіатора позначаються дві речі: манера водіння і своєчасна заміна масла. Регламентована заміна рідини при експлуатації в тяжких умовах (постійна їзда в горах, з високою швидкістю або з причепом) здійснюється через 60-80 тисяч км В звичайних умовах воно розраховане на весь термін служби. У Ніссана фірмова “трансмиссионка” розрахована на 60 тисяч кілометрів.
Якщо з’явилися посмикування при перекладі важеля селектора в положення D, а також відчутні затримки при старті, “тупизна” під час руху і “зависання” при розгоні, то слід готуватися до ремонту варіатора (або в запущених випадках – заміні на новий агрегат). Якщо варіатор завмер на одному передавальному відношенні вимагає заміни кроковий мотор. А якщо відмовляються перемикатися передачі винен соленоїд блокування селектора або сам селектор.
Слід враховувати, що навіть при дбайливому зверненні з варіатором, приблизно через 120-150 тисяч кілометрів пробігу зажадає заміни штовхає ремінь. Вартість його не маленька, але якщо проігнорувати його заміну, то він може повністю “вбити” варіатор. Тому зміст варіатора після 3-5 років експлуатації обходиться недешево.
